MFI 형 구조를 갖는 티타늄 및 지르코늄 실리케이트의 선택적 촉매기능

김건중,김광호,고완석,조동수,김종호 ( Geon Joong Kim,Kwang Ho Kim,Wan Suk Ko,Dong Su Cho,Jong Ho Kim ) 한국공업화학회 1994 공업화학 Vol.5 No.4

수열법으로 티타늄과 지르코늄이 함유된 MFI형 제올라이트를 조제하고, X선 회절법, FT-IR 및 ^(29)Si MAS NMR 분석을 수행하여 티타늄 및 지르코늄의 제올라이트 격자구조 내로의 도입을 검토하였다. 또한 벤젠 수산화반응과 n-hexane 산화반응을 촉매의 특성 검토를 위한 시험반응으로 이용하였다. 순수한 티타니아와 지르코니아 분말은 이들 반응에 대하여 전혀 활성을 나타내지 못하였으나, 티타늄 및 지르코늄 함유 제올라이트 촉매는 두 반응에 대하여 공히 높은 활성을 보였다. 이들 촉매의 활성은 사용한 용매의 종류에 의해 크게 영향을 받았으며, 전환율은 제올라이트 중의 티타늄과 지르코늄 함량의 증가와 더불어 중가하였다. Titanium and zirconium-containing MFI type zeolites have been prepared hydrothermally. Incorporation of titanium or zirconium into the framework of zeolite has been demonstrated by XRD, FT-IR, ^(29)Si MAS NMR analysis, and the catalytic benzene hydroxylation or n-hexane oxidation was used for checking the properties of catalysts. Pure titanic and zirconia powder showed no catalytic activity at all for these reactions, but Ti and Zr modified zeolite had the high activities in both reactions. The catalytic activity strongly depended on the kind of solvents, and the conversion of benzene or n-hexane increased with the increasing content of Ti and Zr in zeolites.

이산화탄소와 메탄을 이용한 합성개스 제조에 있어서 Ni / Y - zeolite 촉매의 특성

김건중,김광호,고완석,조동수,김종호 ( Geon Joong Kim,Kwang Ho Kim,Wan Suk Ko,Dong Su Cho,Jong Ho Kim ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.2

이산화탄소와 메탄으로부터 합성개스를 직접 제조하는 반응을 니켈, 팔라듐 및 백금이 담지된 촉매상에서 수행하였다. NaY상에 담지된 니켈은 메탄의 탈수소 및 이산화탄소의 수소화반응에 대하여 높은 활성을 보였다. 이 촉매 상에서 이산화탄소의 전환율은 84%에 이르렀다. 소성한 NiO와 PtO도 역시 메탄의 탈수소반응에 대하여 활성을 나타내었다. 촉매활성은 NaY상에 도입된 니켈 함량에 크게 의존하였으며, 니켈 담지량이 3.3wt%인 경우에 가장 높은 이산화탄소 및 메탄 전환율이 얻어졌다. 촉매의 특성은 Y-제올라이트 중에 존재하는 양이온의 종류에 의해 영향을 받았다. 높은 이산화탄소 전환율은 산성이 아닌 제올라이트 상에 니켈을 담지하였을 때 얻어졌다. 제올라이트 담체의 정전기장이 증가할수록 이산화탄소의 전환율은 감소하였다. 또한 이산화탄소가 순수한 제올라이트 담체나 니켈이 담지된 촉매로부터 탈착되는 현상을 승온탈착법으로 관찰하였다. Synthesis gas formation by the direct reaction of CO₂ with CH₄ has been studied on Ni, Pd and Pt supported catalysts. Ni supported on NaY zeolite showed a high catalytic activity for the dehydrogenation of methane and the hydrogenation of carbon dioxide. The conversion of CO₂ over this catalyst reached up to 84%. The calcined NiO and PtO also showed the dehydrogenation activity of methane. The activity strongly depended on the nickel amount aver NaY, and the maximum conversion of CO₂ and CH₄ was obtained with 3.3wt % Ni loading. The catalytic properties were influenced by the canons in Y-zeolite. The higher CO₂ conversion was obtained over Ni supported on non-acidic zeolites. As the electrostatic field of zeolite increased, the CO₂ conversion decreased. In addition, the measurement of CO₂ desorbed from pure zeolites or Ni/support was carried out by the temperature programmed desorption method.

은 이온교환된 ZSM -5 상에서 부탄 및 1- 부텐의 방향족화 반응

김건중,김광호,고완석,오노요시오 ( Geon Joong Kim,Kwang Ho Kim,Wan Suk Ko,Yoshio Ono ) 한국공업화학회 1994 공업화학 Vol.5 No.6

HZSM-5와 Ag 이온으로 교환된 ZSM-5를 촉매로 사용하여 부탄과 1-부텐으로부터 방향족 화합물로의 전환반응을 수행하였다. 방향족 탄화수소의 수율은 HZSM-5 내에 Ag 이온을 도입함으로써 현저하게 증가하였다. Ag 이온들은 출발원료인 탄화수소의 탈수소 촉매로서 작용하였다. 부탄과 1-부텐의 탈수소 과정에서 생성된 수소는 Ag^+ 이온을 Ag 금속으로 환원시킴과 동시에 산점의 형성을 유발하였다. Ag의 담지량이 다른 ZSM-5를 촉매로 사용하여 1-부텐의 전환반응을 수행하고, 이들 촉매의 산점특성 변화에 따른 효과를 검토하였다. The transformation of butanes and 1-butene into aromatic compounds was performed over HZSM-5 catalyst and its Ag ion-exchanged form. The yield of aromatic hydrocarbons appreciably increased by incorporating silver rations into HZSM-5. The silver rations serve as catalysts for dehydrogenation of the starting hydrocarbons. Ag^+ ions could be reduced to Ag° metals with resulting in the formation of acidic OH grops by hydrogen produced during the dehydrogenation of butanes and 1-butene. The reaction of 1-butene over ZSM-5 with different loading of Ag was carried out to investigate the effect of acidic properties of these catalysts.

바나듐 함유 MFI 형 제올라이트의 제조 및 촉매적 특성

김건중,고완석,조병린 ( Geon Joong Kim,Wan Suk Ko,Byung Rin Cho ) 한국공업화학회 1994 공업화학 Vol.5 No.2

수열합성법 및 탈알루미늄 처리 이후 NH_4VO_3 담지법으로 바나듐이 함유된 MFI헝 제올라이트를 제조하였다. X선 회절분석, 시차 열분석, 적외선 분광분석 및 전자스핀공명분석을 수행하여 바나듐의 격자구조 내로의 도입을 검토하였다. 탈알루미늄된 ZSM-5에 NH_4VO_3를 담지시키고 소성한 경우에도 수열합성법으로 제조한 시료와 같이 바나듐이 구조 내로 도입될 수 있었다. 제올라이트 구조 중의 바나듐은 고온처리에 의해 산화-환원과정을 거칠 수 있으며, 이들은 원자단위로 분산되어 고정됨을 나타내었다. 벤젠 수산화반응과 hexane 및 알코올의 산화반응을 바나듐 함유 MFI형 제올라이트의 특성검토를 위한 시험반응으로 이용하였다. Vanadium containing MFI type zeolites have been prepared hydrothermally or by the impregnation method with NH_4VO_3 solution after dealumination of HZSM-5. Incorporation of vanadium into the framework of zeolite has been demonstrated by XRD, DTA, FT-IR and ESR analyses. Upon NH_4VO_3 impregnation and calcination of dealuminated zeolite, vanadium substitution into the framework could be performed like a hydrothermally synthesized zeolite. Vanadium in zeolite is able to pass redox cycles at high temperatures, and it is shown that vanadium is probably fixed and atomically dispersed in the structure of zeolite. The catalytic benzene hydroxylation, hexanes and alcohols oxidation were used for evaluating the properties of vanadium incorporated MFI zeolite.

Methyl tert-Butylether 合成에 미치는 HZSM-5 觸媒의 SiO$_2/Al_2O_3$ 比의 영향

김건중,안화승,조병린,권이묵,Geon-Joong Kim,Wha-Seung Ahn,Byung-Rin Cho,Lee-Mook Kwon 대한화학회 1989 대한화학회지 Vol.33 No.1

HZSM-5를 觸媒로 하여 메탄올과 이소부틸렌으로부터 Methyl tertiary butyl ether(MTBE)의 氣相合成實驗을 하였으며, zeolite 觸媒의 SiO$_2/Al_2O_3$ 比 및 反應條件의 영향을 硏究하였다. 각 觸媒들은 pyridine을 吸着시켜 temperature programmed desorption(TPD) 및 IR法으로 酸點의 세기와 特性을 조사하였으며, 승온탈착실험을 통하여 각 反應物 및 生成物의 吸着特性을 검토하였다. HZSM-5의 SiO$_2/Al_2O_3$比가 증가할수록 强한 酸點의 수는 감소하여 메탄올의 脫水反應은 억제되고 MTBE에 대한 선택도가 증가하였다. MTBE에 대한 전환율과 선택도는 $i-C_4H_8$의 細孔內 확산저항에 의하여 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. MTBE合成反應은 發熱的이어서, 전반적으로 80$^{\circ}$C의 반응온도가 合成에 적합하였다. 한편 각 觸媒上에 生成된 coke의 特性을 TG, DTA 및 IR spectrum으로 측정하였다. 침착된 coke의 量은 HY > H-Mordenite > HZSM-5順이었으며, H-Mordenite에 있어서는 누적된 coke의 양이 HZSM-5보다 현저하지는 않았으나, 細孔의 配向이 1方向性이므로 반응시간이 길어짐에 따라 심한 活性減退가 일어났다. HY는 큰 細孔을 가지고 있어 M$i-C_4H_8$의 重合이 쉽게 일어났으며, HZSM-5에 비하여 많은 coke의 참착과 빠른 活性減退를 나타내었다. Methyl tert-butyl ether(MTBE) was synthesized from vapor phase reaction of methanol with iso-butylene over HZSM-5 catalysts, and effects of SiO$_2/Al_2O_3$ ratio in the HZSM-5 catalysts and reaction conditions on products distribution have been examined. Acid strength and acid type of each catalyst with different SiO$_2/Al_2O_3$ ratio were measured using pyridine adsorption followed by temperature programmed desorption(TPD) and IR analysis. Reactants and products adsorption characteristics on different acid sites have also been examined. As the SiO$_2/Al_2O_3$ ratio of HZSM-5 catalyst was increased, selectivity to MTBE was improved as a result of decrease in dimethylether(DME) formation at the strong acid sites. Conversion and selectivity to MTBE were also greatly enhanced as $i-C_4H_8/CH_3OH$ reactant ratio was increased, and overall about 80$^{\circ}$C was adequate for the MTBE synthesis. The properties of deposited coke on spent catalysts were examined by TG, DTA and IR spectrum analysis, indicating the amount of the coke deposit in the order of HY > H-Mordenite > HZSM-5. Even if the coke deposited on H-Mordenite was little more in amount than to that on HZSM-5, the former deactivated quickly due to its non-interconnected channel structure. For HY, owing to its lange pore size, significant $i-C_4H_8$ polymerization was occured, and rapid deactivation and severe coke formation has resulted within few hours.

니켈 촉매상에서 메탄과 이산화탄소의 반응에 의한 수소 및 일산화탄소의 합성

김건중,조병린 ( Geon Joong Kim,Byung Rin Cho ) 한국공업화학회 1993 공업화학 Vol.4 No.2

니켈담지촉매상에서 부탄에 의한 이산화탄소의 환원반응

윤조희,김건중 ( Cho Hee Yoon,Geon Joong Kim ) 한국공업화학회 1997 공업화학 Vol.8 No.3

니켈(Ni)이 담지된 촉매상에서 이산화탄소와 부탄의 직접반응에 의한 합성가스와 탄화수소화합물의 생성을 검토하였다. CO₂와 C₄H_(10)의 반응에서 니켈 담지촉매는 백금 담지촉매와 유사한 활성을 나타내었으며, 부탄의 탈수소에 따른 코크의 누적이 현저하게 나타났다. 담체로 알루미나나 Y형 제올라이트를 사용하면 일산화탄소와 수소가 주생성물이었다. 반면에 니켈을 ZSM-5 형 제올라이트에 담지한 경우에는 생성물 중에 다량의 방향족화합물이 얻어졌다. Ni/ZSM-5, Ni/NaY 및 Ni/알루미나 촉매상에서 반응물 중의 이산화탄소/부탄 몰비의 증가와 함께 이산화탄소의 전환율도 증가하다가 2이상에서 다시 감소하였다. 담체로 ZSM-5를 사용하고 이에 담지되는 니켈의 양을 다르게 하였을 때, 반응물의 전환율은 니켈금속의 담지량이 5wt% 부근에서 가장 높았다. 코크가 누적된 촉매상에 CO₂ 가스나 수증기를 흘리면 코크의 양은 감소하였다. 촉매상에 누적된 코크는 활성이 높은 상태로 결합되어 있으며, 표면의 활성탄소는 반응의 중요한 중간체로 작용하는 것으로 해석된다. The direct reaction of carbon dioxide(CO₂) with butane(C₄H_(10)) to obtain synthesis gas and hydrocarbon compounds have been studied on nickel loaded catalysts. In the reaction of CO₂ with C₄H_(10), Ni loaded catalysts showed similar activity with Pt catalyst and Coke deposition on the catalyst was severe by dehydrogenation of butane. The main products were carbon monoxide and hydrogen, when alumina and Y type zeolite were used as a support. Instead, a great deal of aromatic hydrocarbons were obtained on the Ni loaded ZSM-5 catalyst. The conversion of CO₂ increased with the increasing molar ratio of CO₂ / C₄H_(10) on Ni / ZSM-5, Ni / NaY and Ni / alumina catalyst, but the conversion decreased again from the ratio of 2. The value of CO₂ conversion was the highest at the 5 wt% of Ni loading on ZSM-5 catalyst. A part of cokes deposited on the catalysts diminished when only CO₂ gas or water steam flowed into the reactor. The coke deposited on the catalysts was very reactive and it may be an important intermediate for the carbon dioxide reforming reaction.

Cyclodextrin 이 고정화된 MCM -41 을 이용한 L - Valine 의 흡착 분리에 관한 연구

성기상,김건중 ( Ki Sang Seong,Geon Joong Kim ) 한국공업화학회 1997 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1997 No.0

포스터 발표 - 무기재료분과 / 전기화학분과 / 촉매분과 : Cyclodextrin 이 고정화된 MCM -41 을 이용한 L - Valine 의 흡착 분리에 관한 연구

성기상,김건중 ( Ki Sang Seong,Geon Joong Kim ) 한국공업화학회 1997 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1990 No.3

HΒ- zeolite 촉매상에서 Toluene 의 불균등화 반응

박기모,안화승,김건중 ( Gi Mo Park,Wha,Seung Ahn,Geon Joong Kim ) 한국공업화학회 1997 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1997 No.0